Электричество откуда появилось: Электрический ток, откуда он берется и как добирается до наших домов? ⋆ Geoenergetics.ru – «Я понимаю, как вырабатывается электричество. Но откуда берется электричество? Что такое ток, его природа?» – Яндекс.Кью

Исследовательская работа на тему «Откуда берется электричество»

hello_html_4b4cd9bc.jpg

ДОНЕЦКАЯ НАРОДНАЯ РЕСПУБЛИКА

ОТДЕЛ ОБРАЗОВАНИЯ АДМИНИСТРАЦИИ ПЕТРОВСКОГО РАЙОНА ГОРОДА ДОНЕЦКА

МУНИЦИПАЛЬНОЕ ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ
« ГИМНАЗИЯ № 107 ГОРОДА ДОНЕЦКА»

Отделение: окружающий мир

Секция: неживая природа

ОТКУДА БЕРЕТСЯ ЭЛЕКТРИЧЕСТВО?

Работу выполнила:

Коробка Вера Владимировна,

учащаяся 2-Б класса

Муниципального общеобразовательного

учреждения «Гимназия №107 города Донецка»

Руководитель:

Чава Светлана Борисовна

учитель начальных классов

Муниципального общеобразовательного

учреждения «Гимназия №107 города Донецка»

г. Донецк – 2019

ОГЛАВЛЕНИЕ

Введение

    1. Цели и задачи исследования

    2. Методы проведения исследования

Основная часть

2.1. История

2.2. Природа электричества и электрического тока

2.3. Знакомство с принципом работы батарейки

2.4. Как электричество попадает в наш дом

Заключение

Литература

Приложение

ВВЕДЕНИЕ

В повседневной жизни мы часто сталкиваемся с таким понятием как «электричество». Я спрашивала у папы, почему горят лампочки, откуда берется электрический ток в розетке, как мои игрушки работают от батарейки. Меня заинтересовала тема «Откуда берется электричество». И я решила, что обязательно должна разобраться с возникающими у меня вопросами об электричестве.

Моя работа построена на

гипотезе о том, что в батарейках и домашней технике используется разное электричество.

Для того, чтобы проверить свою гипотезу я определила цель исследования и провела ряд опытов.

Цель работы: Изучить электрические цепи с разными видами тока.

Для достижения поставленной цели мной по порядку были изучены все интересующие меня вопросы.

Задача: 1. Изучить природу электричества и электрического тока.

2. Ознакомиться с принципом работы батарейки.

3. Узнать, как электричество попадает в наш дом.

Для их решения я выполнила следующую работу:

  1. Спросила у папы и провела с ним опыты;

  2. Изучила нужную информацию в детской энциклопедии;

  3. Искала статьи в Интернете;

  4. Смотрела познавательные мультфильмы об электричестве.

Методы и приемы исследования: наблюдение и проведение опытов.

Практическая значимость: Результаты исследования позволяют больше узнать об окружающем мире, помогают в повседневной жизни.

Оборудование: 1. Детский электрический конструктор.

2. Мультиметр.

ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ

История

Из мультфильма “Смешарики: Пин-Код “Электричество” мне стало известно, что еще в древней Греции греками было замечено, что если янтарь потереть о шерсть, он начинает притягивать к себе легкие предметы, находящиеся поблизости.

Силу, притягивающую к себе предметы, греки стали называть

электричеством. Янтарь на древнегреческом языке называется электроном. От “электрона”- янтаря образовали слово электричество. Вот так произошло первое знакомство людей с электричеством.

Природа электричества и электрического тока

Сейчас ученые доказали, что все, что нас окружает, состоит из элементарных частиц протонов и электронов, у которых есть удивительное свойство, они имеют электрический заряд.

Протон – это положительно, а электрон отрицательно заряженная частица (рис.1)

hello_html_2e8a775f.png

Рис.1. Протон и электрон

При трении янтаря о шерсть электроны перескакивают из шерсти на янтарь. В результате чего шерсть, потеряв часть электронов, становится заряжена положительно, а янтарь отрицательно. Отрицательно и положительно заряженные частицы начинают притягиваться друг к другу (рис.4). Такой вид электричества называют

статическим. Если на одном проводнике возникает переизбыток электронов, то под действием электрических сил они устремляются туда, где электронов не хватает. Такой поток электронов и называют электрический ток.

Я попробовала провести эксперимент, рассказанный в мультфильме, о получении статического электричества (прил.1).

Для проведения опыта нам потребуется:

  1. Шерстяная ткань.

  2. Пластиковая линейка.

  3. Мелко нарезанная бумага.

Если потереть линейку о шерсть, а потом поднести к бумажным кусочкам, то они притянутся к линейке. Почему так происходит, мы уже знаем. Электроны с линейки “перескочили” на шерсть, и линейка притянула к себе бумагу, пытаясь “захватить ” с нее электроны.

hello_html_7b767db9.jpg

Рис.2. Опыт с линейкой

Я сделала вывод, что линейка наэлектризовалась, в результате чего в ней возникло статическое электричество.

Выводы из эксперимента:

  1. Одинаково заряженные тела отталкиваются (рис.3), противоположно заряженные тела притягиваются (рис.4).

hello_html_m8b4aeed.pnghello_html_mba0e06c.png

Рис. 3. Отталкиваются Рис.4. Притягиваются

  1. Электричество, полученное в результате потери равновесия заряженных частиц, называют статическим.

  2. Когда много-много электронов “бегут” по проводнику в одном направлении, возникает электрический ток.

  3. Электрический ток – это упорядоченное движение заряженных частиц.

Знакомство с принципом работы батарейки

Электричество может возникать не только при трении. Причиной возникновения может быть и химическая реакция. Так устроена привычная нам батарейка.

Первая батарейка появилась более чем 200 лет назад. Изобрел ее Алессандро Вольто.

Батарейки бывают разные. Круглые, квадратные, прямоугольные. (рис.5)

hello_html_22029907.png

Рис. 5. Какие бывают батарейки.

Я узнала о строении пальчиковой батарейки и расскажу вам про нее. Батарейку назвали так, потому что она похожа на палец. Снаружи на ней я увидела с одного конца нарисован знак “плюс”, с другого знак “минус”. (рис.6)

hello_html_49dd38c1.png

Рис.6. Пальчиковая батарейка.

Самая простая электрическая цепь состоит из:

  1. Источник тока

  2. Потребитель электрической энергии (лампочка или электроприборы)

  3. Замыкающее устройство (выключатель или кнопка)

  4. Соединительные провода

С помощью простой электрической цепи работают мои игрушки.

Для наглядности мы с папой собрали такую электрическую цепь (прил.2) (рис.7,8).

hello_html_m3d85b814.jpg hello_html_m63038c50.jpg

Рис.7. Электрическая цепь Рис.8. Электрическая цепь

hello_html_m6e7c2290.pnghello_html_686a5962.png



Рис.9. Так выглядит настоящая электросхема

Мы решили провести еще один эксперимент и сделать домашнюю, самодельную батарейку (прил.3).

Для этого нам понадобилось:

— прочное бумажное полотенце;

— пищевая фольга;

— ножницы;

— медные монеты;

— соль;

— вода;

— маленькая лампочка;

— 2 изолированных медных провода.

Как проводился опыт:

  1. Растворили в воде немного соли.

  2. Нарезали бумажное полотенце и фольгу на квадратики чуть крупнее монет.

  3. Намочили бумажные квадратики в соленой воде.

  4. Положили друг на друга стопкой: медную монету, фольгу. Снова монету, кусочек бумаги и так далее несколько раз. Сверху стопки должна быть бумага, внизу – монета (рис. 10).

  5. Зачищенный конец одного провода подложили под стопку, другой – подсоединили к лампочке. Один конец второго провода положили на стопку сверху, второй – присоединили к лампочке.

hello_html_m60cfce64.jpg

Рис.10. Опыт с монетами

Лампочка не загорелась, диод горел еле-еле, поэтому мы решили провести еще один опыт с помощью уксуса (прил.4).

Для этого нам потребуется:

  1. Уксусная кислота.

  2. Саморезы.

  3. Медная проволока.

  4. Маленькая лампочка.

  5. Коробки от “киндеров”.

  6. Изолированные провода.

Сначала мы соединили саморез и медный провод как на рис.11

hello_html_420276aa.pnghello_html_3c804fa0.png

Рис.11. Саморез и медный провод

Поставили коробки от “киндеров” в ряд, налили в них уксус и вставили в каждый “киндер” саморез. Как на рисунке 12.

hello_html_459cd4ce.png

hello_html_4b0e9a8d.png

Рис.12. Этап 1

Подсоединили с одной стороны провод к медной проволоке, с другой стороны к саморезу (рис.13).

hello_html_m6d1e178f.jpg

Рис.13. Этап 2

Подключили провода к лампочке и она начала светится (рис.14). Значит у нас получилось самим сделать батарейку.

hello_html_23cb86c3.jpg

Рис. 14. Этап 3

Так же ток возникает во фруктах и овощах. Я провела опыты с лимоном и картошкой (прил.5).

В лимон и картошку воткнула медную и цинковую пластины и измерила напряжение вольтметром (рис.15,16).

hello_html_m568a204.jpghello_html_m5bbe2922.jpghello_html_me9c9b38.jpg

Рис.15. Опыт с лимоном

hello_html_m36e3faf9.jpghello_html_7d511d0f.jpg

Рис. 16. Опыт с картошкой

Вольтметр показал, что в лимоне и в картошке возник электрический ток с примерно одинаковым напряжением.

Трех лимонов мне оказалось достаточно, чтобы светодиод потихоньку загорелся без дополнительных источников тока. Добавив еще один лимон, диод начал гореть в полную силу (рис.17), но лампочка, как и предыдущих опытах, не загорелась.

hello_html_2af65bd6.png

Рис.17. Опыт с лимоном

В опыте с картошкой я взяла 12 картофелин, но лампочка все равно не загорелась, светился только диод (рис.18).

hello_html_m16271488.jpghello_html_m74cdc884.jpg

Рис.18. Опыт с картошкой

При проделывании всех опытов я сделала вывод, что электрический ток появляется в результате химической реакции между металлом и какой-нибудь кислотой. Таким образом, можно сказать, что батарейка это устройство, производящее электроэнергию. Но одной батарейки недостаточно, чтобы лампочка светилась. Для этого необходимо составить замкнутую электрическую цепь. Элементы электрической цепи соединяются проводами и подключаются к источнику питания.

Как электричество попадает в наш дом

Современному человеку электричество необходимо, чтобы работали станки на заводах, ездили поезда, трамваи. А дома – чтобы работали различные приборы. Но откуда и как к нам в дом попадает электричество. И вот, что я узнала.

  1. Электричество для нашего дома производится на электростанции Зуевская ГРЭС.

  2. Дальше электричество движется по линиям электропередач под сильным напряжением до 100 тысяч вольт.

  3. Потом напряжение попадает в трансформаторы, чтобы понизиться и стать пригодным для домашних приборов.

  4. Из трансформатора электричество попадает в наш дом.

Для получения такого большого количества электроэнергии строят электростанции. Ток на них получают с помощью особого устройства – генератора. Когда он крутится, то вырабатывается ток. Чтобы привести в действие генератор используют разные виды энергии.

На тепловых электростанциях (рис.19) электроэнергия получается от сгорания топлива (уголь, газ, мазут).

hello_html_m944b32.png

Рис. 19. Тепловая электростанция

Если генератор приводит в движение энергия падающей воды, то такая электростанция называется гидроэлектростанция (рис.20).

hello_html_2675db44.png

Рис. 20. Гидроэлектростанция

Еще бывают атомные электростанции (рис.21), на которых используется энергия, выделяемая при ядерной реакции.

hello_html_m21a2fa54.png

Рис. 21. Атомная электростанция

Но большие электростанции вырабатывают ток, который называется переменным. Он течет не по прямой, а очень быстро колеблется. Батарейка вырабатывает ток, который течет прямо без колебаний. Его называют постоянным током. Когда вы нажимаете на выключатель лампы или какого-нибудь прибора, то электрический ток, пришедший от генератора, начинает течь по проводам, и прибор начинает действовать, а лампочка – светиться.

ВЫВОДЫ

В результате всех проведенных исследований я сделала выводы:

  1. Электричество – это общее название всех явлений, связанных со свойствами электрических зарядов.

  2. Ток – это направленное движение электрических зарядов под действием сил электрической природы.

  3. Моя гипотеза о том, что ток бывает разным подтверждена. Ток бывает переменным и постоянным.

  4. Электричество попадает в наши дома по электрической цепи с электростанций.

Литература:

  1. Леенсон И.А. Загадочные заряды и магниты. Занимательное электричество. Издательство: ОлмаМедиаГрупп, 2014 г.;

  2. www.kindergenii.ru;

  3. www.detskiychas.ru;

  4. www.pochemuha.ru;

  5. www.xliby.ru

Приложение 1

hello_html_2c2315eb.jpg hello_html_m6156880.jpg

hello_html_mbea4645.jpg hello_html_679026ad.jpg

Приложение 2

hello_html_7785a731.jpghello_html_513cee62.jpg

hello_html_1bea01b.jpg

Приложение 3

hello_html_11f5460a.jpg
hello_html_mb56368b.jpg

hello_html_m60cfce64.jpg

Приложение 4

hello_html_420276aa.pnghello_html_3c804fa0.pnghello_html_459cd4ce.png

hello_html_m4026759.jpghello_html_60e389f5.jpghello_html_m7d8da644.jpg

hello_html_23cb86c3.jpg

Приложение 5

hello_html_50c34404.jpghello_html_7b886d1a.jpghello_html_3a7a0da9.jpg

hello_html_m7044e31.pnghello_html_6fcae84b.jpghello_html_215fcbe4.jpg

hello_html_79290b1a.jpghello_html_5e552f3.jpg hello_html_m26bbbb35.jpg

Приложение 6

hello_html_m742f812e.pnghello_html_m309135b4.png

hello_html_6d9e8856.png

«Как объяснить ребёнку, что такое электричество?» – Яндекс.Кью

Начните с того, что в мире существует многое, что мы не видим глазами. Мир несёт в себе множество невидимых вещей. Например, мы не видим ветер, но зато видим и чувствуем то, что этот ветер делает. Мы понимаем, что если вот тут и вон там колышутся ветви деревьев, то значит, что и где-то по середине ветер тоже есть, потому что он движется с определённой скоростью в определённом направлении, то есть дует.

Вот и электричество состоит из невидимых частиц. Они настолько малы, что могут просачиваться внутри металлических предметов. Или накапливаться на разных других поверхностях. (Наэлектризуйте расчёску и поднесите близко к тонкой струйке воды из крана. Будет видно, что на расчёске что-то такое есть, и это что-то можно, например, снять рукой. Это эффектный фокус, и он позвоялет почти прикоснуться к невидимому.)

Итак, электричество — это невидимые частицы. Через воздух, пластмассу, резину, дерево они не текут, а через металлы текут вполне хорошо. Наблюдаем мы их только косвенно (как ветер по ветям деревьев), главным образом в двух проявлениях:

  1. Когда эти частицы никуда не текут — это статическое элекстричество. На одном предмете этих частиц много, и им тесно — этот тпредмет заряжен. А на другом предмете их мало — он не заряжен. Если близко поднести друг к другу эти предметы, то возникает притяжение, потому что частицы хотят течь туда, где свободно, чтобы заряд выровнялся. (Наэлектризованная расчёска может притягивать и поднимать мелкие кусочки бумаги.) Иногда, если заряд сильный, то частицы могут даже преодолеть воздух, тогда мы видим искру и слышим щелчок.
  2. Когда частицы текут по проводам — это уже электрический ток. Он работает не так как, например, ток (течение) воды, но с оговоркой эту аналогию можно привлечь. Например, вода может крутить мельницу, и ток может крутить электромотор. Только элекстричество делает это с помощью магнитного поля, а оно очень дружит с магнитным полем. Также электрический ток может что-нибудь нагревать, заставлять светиться, а такдже совершать и невидимую работу внутри компьютеров и других электроных устройств, переключая там полупроводниковые приборы из одного состояния в другое.

Откуда берется электричество? Как и чем вырабатывается электричество? Как поступает ток в розетки, как устроены электростанции?

Автор: Максим Поташев

Краткое содержание статьи:

 

По десятку раз на дню, включая и выключая свет и пользуясь бытовой техникой, мы даже не задумываемся, откуда берется электричество и какова его природа. Понятно конечно, что по ЛЭП (линия электропередач) оно поступает от ближайшей электростанции, но это весьма ограниченное представление об окружающем мире. А ведь если выработка электроэнергии во всем мире прекратится хотя бы на пару дней, количество погибших будет измеряться сотнями миллионов.

 

Откуда берется электричество дома

 

Как возникает ток?

Из курса физики мы знаем, что:

  • Вся материя состоит из атомов, мельчайших частиц.
  • По орбите вокруг ядра атома вращаются электроны, они имеют отрицательный заряд.
  • В ядре располагаются положительно заряженные протоны.
  • В норме эта система находится в состоянии равновесия.

А вот если хоть один атом потеряет всего один электрон:

  1. Его заряд станет положительным.
  2. Положительно заряженный атом начнет притягивать к себе электрон, из-за разности зарядов.
  3. Чтобы получить для себя недостающий электрон, его придется «сорвать» с чьей-то орбиты.
  4. В результате еще один атом станет положительно заряженным и все повторится, начиная с первого пункта.
  5. Такая цикличность приведет к образованию электрической цепи и линейному распространению тока.

Так что с точки зрения ядерной физики все предельно просто, атом пытается получить то, чего ему больше всего не хватает и таким образом запускает начало реакции.

Электрическая подстанция

 

«Золотой век» электроэнергии

Под свои нужды человек приспособил законы Вселенной относительно недавно. А произошло это примерно два века назад, когда изобретатель по фамилии Вольт разработал первый аккумулятор, способный на длительное время сохранять заряд достаточной мощности.

Попытки использовать ток себе во благо имеют древнюю историю. Археологические раскопки показали, что еще в римских святилищах, а потом и в первых христианских храмах были кустарные «батарейки» из меди, которые давали минимальное напряжение. Такая система подключалась к алтарю или его оградке и как только верующий прикасался к сооружению, он тут же получал «божественную искру». Скорее это изобретение одного умельца, чем повсеместная практика, но факт любопытный, в любом случае.

Двадцатый век стал периодом расцвета электроэнергии:

  1. Появлялись не только новые виды генераторов и аккумуляторов, но и разрабатывались уникальные концепции добычи этой самой энергии.
  2. Электрические приборы за несколько десятилетий плотно вошли в жизнь каждого человека на планете.
  3. Не осталось стран, кроме наименее развитых, где не были бы построены электростанции и проведены линии электропередач.
  4. Весь дальнейший прогресс опирался на возможности электричества и устройств, которые от него работают.
  5. Эпоха компьютеризации сделала человека зависимым от тока, в прямом смысле этого слова.

Электропровод замкнут

 

Как получить электричество?

Представлять человека в виде наркомана, которому регулярно необходима «живительная доза электричества» немного наивно, но попробуйте полностью обесточить свое жилище и спокойно прожить хотя бы сутки. Отчаянье может заставить вспомнить оригинальные способы добычи тока. На практике это мало кому пригодится, но может кому-то пара Вольт спасет жизнь или поможет произвести впечатление на ребенка:

  • Разрядившийся аккумулятор телефона можно потереть об одежду, подойдут джинсы или шерстяной свитер. Статического электричества надолго не хватит, но это уже хоть что-то.
  • Если рядом есть морская вода, можно налить ее в две банки или стакана, соединить их медным проводом, предварительно обмотав его оба конца фольгой. Конечно для всего этого, помимо соленой воды, понадобятся еще емкости, медь и фольга. Не лучший вариант для экстремальных ситуаций.
  • Куда реалистичнее наличие железного гвоздя и небольшого медного прибора. Два куска металла следует использовать как анод и катод – гвоздь в ближайшее дерево, медь в землю. Между ними натянуть любую нить, незамысловатая конструкция даст примерно один Вольт.
  • Если использовать драгоценные металлы – золото и серебро, получится добиться большего напряжения.

Электростанция в Сургуте вырабатывает ток

 

Как экономить электричество?

У экономии электроэнергии могут быть разные причины – желание сохранить экологию, попытка уменьшить ежемесячные счета или что-то другое. Но способы всегда примерно одни:

 

Ограничения

Разумное планирование

Выключение света во всех комнатах кроме той, в которой вы находитесь.

Убрать с окон плотные шторы, обеспечить максимальный доступ солнечным лучам.

Экономное пользование техникой, в особенности компьютером, телевизором и кондиционером.

Провести перестановку в комнате, с целью увеличения освещенности. Рассчитать оптимальное расположение ламп.

Снижение уровня активности в темное время суток.

Следить за чистотой осветительных приборов.

 

Не всегда следует себя в чем-то сурово ограничивать, чтобы снизить расходы. Есть еще один неплохой совет – отключайте от сети все приборы, пока вы ими не пользуетесь.

Холодильник, естественно, не в счет. Даже находясь в «ждущем» режиме техника потребляет некоторое количество электричества. Но если хоть на секунду задуматься, то можно прийти к мысли, что почти все приборы большую часть суток вам не нужны. И все это время они продолжают сжигать ваше электричество.

Современные технологии тоже нацелены на то, чтобы снизить общий уровень потребления электроэнергии. Чего стоят хотя бы энергосберегающие лампочки, которые могут уменьшить расходы на освещение помещения, раз так в пять. Совет жить по «солнечным часам» может показаться диким и абсурдным, но уже давно доказано, что искусственное освещение повышает риск развития депрессии.

Линии электропередач в Москве

 

Как вырабатывается электричество?

Если углубляться в научные детали:

  1. Ток появляется за счет потери атомом электрона.
  2. Положительно заряженный атом притягивает к себе отрицательно заряженные частицы.
  3. Происходит потеря другим атомом своих электронов с орбиты и история повторяется снова.
  4. Это объясняет направленное движение тока и наличие вектора распространения.

А вообще электричество вырабатывается электростанциями. Там либо сжигают топливо, либо используют энергию расщепления атомов, а может даже пускают в ход природные стихии. Речь идет о солнечных батареях, ветряках и ГРЭС.

Полученную механическую или тепловую энергию, за счет генератора, переводят в ток. Он накапливается в аккумуляторах и по ЛЭП поступает в каждый дом.

Подстанция преобразовывает электричество

Сегодня не обязательно знать, откуда берется электричество, чтобы пользоваться всеми благами, которое оно предоставляет. Люди уже давно отошли от первоначальной сути вещей и потихоньку начинают о ней забывать. 

 

Видео: откуда поступает электричество к нам?

В этом видео наглядно будет показан путь электричества от электростанции до нас, откуда оно берется и как поступает в наш дом:

Откуда берется электричество? — точка сборки — LiveJournal

В творческой поездке «Энергокруиз», организованной ТГК-1 с 20 по 25 июля в честь 10-летия своего основания, мне посчастливилось воочию увидеть, как зарождается электричество. Запись ранее По ГЭС Северо-Запада России с ТГК-1


Как гордо начинает звучать слово «человек», когда вот так – благодаря простой поездке на автобусе, воочию убеждаешься, на что мы способны. Это волнообразное слово энергетика… Ведь и в самом деле – мы черпаем свет звезд!


Наверное, каждому пользователю в душе интересно, откуда берутся эти самые электроны в электрической лампочке. Все знают — вырабатываются на ГЭС, ТЭЦ, с атомных станций. Меньше людей слышали о солнечных, ветряных, геотермальных, приливных станциях, ещё меньше — о ГРЭС (государственные районные электрические станции), и ГАЭС. И уж совсем мало кто знает, как это оказывается сложно — управлять электричеством.

В чём сложность? И вот тут в двух словах не объяснить — приходится лезть в дебри энергетики. А знать стоит, потому что именно из этих знаний складывается самая волнующая нас интрига — цена за киловатт.

Первая хитрость — электричество нельзя запасти «на завтра», и приходится ориентироваться на текущую выработку, а потери при транспортировке высоки — поэтому энергетики вынуждены приспосабливаться буквально на каждом шагу: использовать низкий ток, менять сечения проводов, использовать повышающие и понижающие трансформаторы, дозировать электроэнергию дополнительными станциями.

Мало того, трудности возникают и в частном порядке — есть пики и провалы в энергопотреблении, а тяжесть проводов может не выдержать погодных условий — например, снегопада. Вот почему земля буквально опутана проводами разных сортов — электричество нужно всем и каждому, желательно — бесплатно, а подать его в нужной мощности и за деньги не легко.

Вот пример. Генератор может выдавать только столько мощности, сколько может потребить потребитель. Если даже генератор имеет установленную мощность на 100 МВт, то он не сможет ее набрать, если нет соотвестствующей нагрузки. Как частный случай – выдаст, но с отклонением от принятой частоты в 50Гц, что сделает невозможным использовать такую электроэнергию, а это — невосполнимые затраты.

Всё начинается именно с генератора — это чудесное устройство невообразимым, но легко объяснимым физикой способом вырабатывает с помощью силы воды поток электронов, которые начинают своё экстравагантное путешествие по проводам — к чайнику.

ГЭС преобразует механическую энергию воды в электрическую — в этом она, кстати, самая экологичная. Вода «давит» на лопасти рабочего колеса, которое на одном валу с генератором. Чем больше напор – тем больше давление. Генератор представляет из себя ротор и статор. Статор – неподвижная часть с обмоткой. Ротор вращается в электрическом поле статора, возникает Электродвижущая сила (ЭДС). С выводных устройств идет съем электроэнергии — это описание принципа работы любого генератора.

Но вот в чём чудо — в этом «пахтании океана» появляются электроны, и они не одиноки. Есть ещё электрически заряженные частицы, квази частицы. Электроны в проводах можно сравнить с рыбами в воде: проводники для них — среда обитания. В диэлектриках жизни нет)

Трансформаторами мощность и понижают, и повышают, и что там происходит с частицами — можно представить. И через поля проходят — правда, магнитные; притягиваются и отталкиваются, исчезают — и возникают! В путешествиях по подстанциям могут менять и вид энергии, и форму. Двигаются с небольшой скоростью, но по отношению с неподвижными собратьями находятся на границе, которая уже имеет скорость света… У электронов море приключений прежде, чем они постучатся в ваш дом.


Первое электричество, которое мы наблюдаем наглядно!

Поздороваться с электронами нельзя, как и поговорить. По сути они — просто другая форма жизни, которую нам по счастливой случайности или глубокой закономерности удалось приручить — как оленей, кошек, окучить картошку. С этой точки зрения наше существование на планете явление столь же необычное и интересное, как и бег электронов.

Но вернёмся на Землю. Для нас важно – уровень напряжения, частота электрического тока в сети. Суточная неравномерность потребления регулируется автоматикой: у системного оператора стоит основной управляющий блок станциями, которые в этой системе состоят. Генераторы например работают в системе ГРАМ – «групповое регулирование активной мощности». Система распределяет нагрузку оптимально для каждого генератора. Естественно, стараются применять типовые генераторы. Тогда случае изменения нагрузки потребителем система ГРАМ загружает или разгружает генераторы за секунды.

Есть еще система АРЧМ – «автоматическое регулирование частоты и мощности». Это специальная программа, которая воздействует на управление регуляторами скоростей. Ее задача – держать заданные показатели в норме. Допустим, задано держать переток из Кольской энергосистемы в Карельскую мощность в 500 МВт. И вдруг «отваливается» какой-то крупный потребитель на 50 МВт. Значит, система АРЧМ должна воздействовать на некоторые управляющие элементы и где-то в энергосистеме снизить  их мощность.

Система действует в течении секунд. В пределах 10 секунд обычно устраняется возмущение. При очень крупных дисбалансах установка равновесия может занимать 1-2 минуты.


Наглядное представление о турбине

То есть ГРАМ управляет в масштабе одной станции, а АРЧМ управляет станциями. К сожалению, и это не всегда эффективно. Допустим, маленькая станция, 6 МВт. А потребитель в нашем примере «отвалился» на 50 МВт. Что там регулировать?

Потому АРЧМ стараются ставить на больших станциях, например, на Верхнетуломской ГЭС, на Серебрянских, на Териберке. На Княжегубской ГЭС. Каждая система управления это немалые расходы на монтаж и содержание, хоть процессы и автоматизированы. И всё это — только начальные дебри!


Окончание следует

За предоставленную информацию спасибо пресс-службе ОАО «ТГК-1» и лично Роману Поликарпову

Откуда берётся электричество — видео | ЭлектроАС

Дата: 17 июня, 2009 | Рубрика: Видео по электрике, Электромонтаж
Метки: Электричество

Этот материал подготовлен специалистами компании «ЭлектроАС».
Нужен электромонтаж или электроизмерения? Звоните нам!

Человек в современном мире настолько привык к достижениям науки и техники, что трудно представить, как можно обойтись без электричества. Электрическим током мир начал пользоваться с 1800 года, тогда итальянский физик Алессандро Джузеппе Антонио Анастасио Вольта изобрёл первую в мире батарею и тем самым дал первый надёжный постоянный источник электроэнергии. Алессандро Вольта с 1774 года по 1779 год преподавал физику в гимназии в Комо, в 1779 году стал профессором университета в Павии, а с 1815 года — директор философского факультета в Падуе. Алессандро Вольта впервые поместил пластины из цинка и меди в кислоту, чтобы получить непрерывный электрический ток, создав первый в мире химический источник тока (Вольтов столб). В честь этого события фамилию учёного увековечили, и с того времени напряжение тока измеряется в вольтах. Подумать только, если бы не было электричества, то человеку пришлось бы отказаться от большинства благ цивилизации и пересесть с шикарных автомобилей на одну лошадиную силу. Откуда же берётся электричество, и каким образом оно попадает к потребителю электроэнергии?

Электрический ток, который попадает в розетки и светильники вырабатывается на электростанции с помощью специальной машины – турбоэлектрогенератора. Давайте разберёмся, как он работает. Неподвижная часть турбоэлектрогенератора называется статором, он представляет собой двухполярный магнит, внутри статора вращается ротор, который обмотан медной проволокой. Вращение ротора внутри статора приводит к постоянной смене полярности, и электроны приходят в движение. По законам физики в данном устройстве появляется магнитное поле и в обмотке провода ротора возникает (индуцируется) направленное движение заряженных частиц. Так рождается электрический ток. Но чтобы электрический ток вырабатывался, какая-то механическая сила должна постоянно вращать ротор. Давайте разберёмся, как это происходит на теплоэлектростанции.

В котле нагревают воду до температуры 450 градусов, вода превращается в пар и под высоким давлением пар поступает из котла на лопатки турбины, что приводит в движение вал турбины, который вращается с частотой в 3000 оборотов в минуту, приводя в движение вал электрогенератора. Кстати, первая в мире электростанция общественного пользования была построена в Нью-Йорке в 1882 году. Она вырабатывала постоянный ток и питала 10000 ламп. Современные электростанции вырабатывают в 1000 раз больше электроэнергии. Одна электростанция спокойно может осветить и обогреть город с населением в 100000 человек.

По кабелю электрический ток поступает на распределительные подстанции для измерения и преобразования. Трансформаторы повышают напряжение тока до 10000 вольт и более. Вы спросите, зачем? При высоком напряжении происходит меньше потерь при транспортировке электроэнергии от трансформаторов до потребителя электроэнергии по проводам. 10000 вольт по линиям электропередачи (провода), со скоростью до 3000 километров в секунду, пройдут немалый путь, прежде чем попадут к потребителю (заводы, фабрики, офисы, квартиры, дачи). Далее электрический ток поступает на понижающие трансформаторные подстанции. Трансформатор должен уменьшить поступившее напряжение до 220 вольт. Почему уменьшается до 220 вольт? Такой в России стандарт. Только после понижения, электричество поступит по проводам и кабелям в распределительные сети, а затем к потребителям электроэнергии.

Энергетические компании, поставляющие электроэнергию, заинтересованы в модернизации и расширении рынка сбыта электроэнергии. Они нанимают подрядные организации (электромонтажная организация), которые в свою очередь выполняют электромонтажные работы по прокладке линий электропередач. Так как доставка электроэнергии к потребителю в удалённые населённые пункты является первостепенной задачей энергетических компаний, прокладка кабеля или провода воздушной линии электропередач является единственным способом качественной и надёжной передачи электроэнергии на большие расстояния. От скорейшего развития и модернизации систем электроснабжения зависит экономическое благосостояние нашей страны.

Странности электричества — А что бы это значило? — LiveJournal

На самом деле странно не электричество само по себе, а то, что никто до сих пор не имеет понятия, что это такое на самом деле. Откуда берётся его энергия и почему имеет такие свойства.

В школе нам рассказывали, что электричество это поток электронов в проводнике и электрические заряды совершают какую-то работу, однако не так давно было установлено, что это не совсем так. В лаборатории подсчитали количество перемещающихся электронов в проводнике и их заряда не хватило для создания того тока, который тёк в этом проводнике. Откуда лишняя энергия так пока никто и не знает. Мало того, совершая работу по нагреву проводника эти заряды не теряют собственной энергии. Тогда от чего греется проводник?

В посте «Зарождение» я уже писал про обычный электрогенератор, который, якобы, преобразует механическую энергию в электрическую, а теперь хочу рассказать про гальванические элементы — батарейки и аккумуляторы.

Считается, что в них происходит переход химической энергии в электрическую, но давайте рассмотрим этот процесс повнимательней.
Принцип работы всех гальванических элементов достаточо прост: два электрода из разных материалов погружены в электролит и разделены мембраной:

Если соединить электроды, то они начнут растворяться в электролите, начнётся химическая реакция и по ним потечёт электрический ток. Когда химическая реакция закончится (израсходуются вещества в электролите или растворится электрод) электричество пропадёт. Мембрана нужна как раз для того, чтобы реакция шла только при замыкании электродов, иначе она начнётся сразу после изготовления батарейки и в магазин она доедет уже разряженной.

Но это всё было вступление. Теперь посмотрим, что происходит с током при подключении обычной лампочки:
1. электроны вылетают из анода, разогревают спираль, спираль излучает фотоны света, а электроны возвращаются в катод для завершения химической реакции;
2. чем меньше сопротивление лампочки, тем больше ток (количество пробегающих электронов) и тем больше света и тепла мы получаем;
3. чем больше ток, тем быстрее идёт химическая реакция и быстрее разряжается батарейка.

А теперь самое интересное: от электрического тока мы получили свет и тепло, но разве при этом уменьшилась энергия электронов или может их стало меньше? Нет! Сколько электронов вылетело из анода столько и вернулось в катод, чтобы завершить ход химической реакции. Если бы они не вернулись, то реакция не шла бы или была бы обратная зависимость — чем больше снимаешь электроэнергии, тем медленнее идёт химическая реакция и тем медленнее разряжается батарея. Но этого не происходит. Может как-то изменилась химическая реакция в батарейке? Тоже нет. Всё те же элементы, те же продукты реакции и тот же нагрев.

Если мы уберём мембрану, то реакция будет идти без выделения электрического тока, но по тем же правилам, что и с мембраной. Попробуйте замкнуть батарейку. Она быстро нагреется и разрядится. Это и есть энергия химической реакции. Она всегда нагревается при разряде, но разве она не должна наоборот отдавать энергию и охлаждаться, если энергия реакции преобразуется в электрическую? Тогда за счёт какой энергии мы получили тепло и свет?

Закон сохранение энергии говорит нам, что сколько энергии выделилось на объединение атомов в молекулу, столько и надо будет затратить на их разделение. В аккумуляторе что-то вроде этого и происходит во время зарядки. Мы затрачиваем электроэнергию на разъединение молекул до начального состояния, химическая реакция идёт в обратную сторону, однако никакие электроны из внешнего источника питания в ней не остаются и не запасаются. Грубо говоря, сам ток, сами электрические заряды никогда и нигде не тратятся. Они только каким-то образом взаимодействуют с окружающими их молекулами, изменяя их энергию и свойства, но свою энергию при этом не теряют и никуда не пропадают. Так откуда берётся эта энергия и что такое электрический ток?

Опять получается, как и в случае механического электрогенератора, что химическая реакция это только способ получения электрической энергии, но сама реакция тут не при чём. Заряды никогда и никуда не пропадают, не тратятся и могут быть использованы многократно, что и происходит в резонансном контуре из ёмкости и индуктивности. Вылетев из генератора или батарейки они совершают полезную работу и возвращаются назад. Тогда за чей счёт весь банкет?

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *